中图版 (2019)第二节 地理信息技术的应用导学案

这是一份中图版 (2019)第二节 地理信息技术的应用导学案，共12页。学案主要包含了全球导航卫星系统及其应用，遥感及其应用，地理信息系统及其应用，地理信息技术的联系和区别等内容，欢迎下载使用。


地理信息技术是指获取、记录、加工、管理和传播地理信息的各种技术手段，主要有全球导航卫星系统(GNSS)，遥感(RS)和地理信息系统(GIS)。
一、全球导航卫星系统及其应用
1．概念：是能在地球表面或近地空间的任何地点，提供全天候的三维坐标、速度、时间信息的导航定位系统。
2．种类：美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的格洛纳斯全球导航卫星系统(GLONASS)、欧盟的伽利略导航卫星系统(GALILEO)以及中国的北斗导航卫星系统(BDS)等。
3．应用
(1)主要功能：定位、导航等。
(2)优点：测量的精度高，操作简便，而且仪器体积小、便于携带，可以全天候操作。
(3)应用领域：森林普查与规划、海洋调查与监测、气象及地质灾害的监测与救援等。
二、遥感及其应用
1．遥感概念：即“遥远的感知”。
(1)广义：泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、声波、地震波等的探测。
(2)狭义：应用探测仪器，不与探测目标近距离接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示目标的特征和变化的综合性探测技术。
2．遥感影像
(1)种类：主要包括航空像片和卫星影像。
(2)分辨率：遥感影像由像元组成，像元是遥感影像上能够详细区分的单元，简称图像分辨率。一个像元表示的地面上的范围越小，影像显示地表信息细节的能力越强，分辨率就越高。
(3)影像判读
3.遥感的应用
(1)自然地理研究：广泛应用于地貌、气候、水文、土壤和植被的调查和监测。
(2)环境和灾害监测：快速准确地获取区域的环境和灾害信息，及时发现环境和灾害的变化，预测将要出现的问题。
三、地理信息系统及其应用
1．概念：地理信息系统是依靠计算机实现地理信息的收集、处理、储存、分析和应用的系统。
2．功能：储存庞大的空间数据，能随时制作电子地图，还有详细的属性资料可供查询，并能进行多种空间分析，以此来模拟区域内的资源、人口等要素的空间规律和发展趋势。
3．主要应用
(1)位置分析：解决与“位置”有关的问题。
(2)趋势研究：包括空间趋势和随时间的演变趋势。
(3)模式研究：通过模式分析，可以揭示各种地物之间的空间关系。
(4)模拟分析：利用地理信息系统，将已掌握的地理规律用数学方法表达出来，即建立模型，来模拟其中某种因素的变化，以及产生的结果。
一、判断题
1．全球导航卫星系统在夜间无法进行导航。(×)
2．欧盟的伽利略导航卫星系统是最精准的全球导航卫星系统。(×)
3．BDS和GPS一样，只是对点状物进行空间定位。(×)
4．广义的遥感记录的信息更广泛。(√)
5．一个像元表示地面上的范围越大，影像的分辨率就越高。(×)
6．彩色影像里的植物都是红色的。(×)
7．假彩色影像中不同地物的色彩可以根据需要进行调整。(√)
8．地理信息系统可以收集、处理和分析任意种类的信息。(×)
9．利用地理信息系统可以建立洪水预测模型。(√)
10．用数学方法建模属于地理信息系统的趋势研究。(×)
二、选择题
1．沙漠中的探险者要确定自己所处的位置，可以借助的地理信息技术是( )
A．遥感
B．全球导航卫星系统
C．地理信息系统
D．数字地球
解析：选B 定位是全球导航卫星系统的基本功能，所以，沙漠中的探险者要确定自己所处的位置，可以借助的地理信息技术是全球导航卫星系统。
2．如图是某软件生成的我国黄土高原某地3D电脑图像。要快速且相对精确地得到图中水库甲的面积，宜应用的方法或技术是( )
A．利用图中的比例尺量算
B．遥感
C．全球卫星导航系统
D．地理信息系统
解析：选D 地理信息系统具有分析、处理数据信息的功能，宜应用的方法或技术是地理信息系统。图中水库形状不规则，不能用比例尺精确量算。遥感技术不能计算面积。全球导航卫星系统的主要功能是定位、导航，不能计算面积。
现代地理信息技术已经广泛应用于地理环境的研究，服务于日常生产生活。读图，回答下题。
3．遥感技术应用于我国防灾减灾的具体内容可包括( )
①监测西南旱情 ②监测吉林洪灾水情 ③监测甘南山区滑坡情形 ④预测青海地震
A．①②③ B．②③④
C．①②④ D．①③④
解析：选A 遥感的工作原理是不同的地物、同一地物的不同状态，其反射波谱不同。地震发生在地下，遥感无法预测。
中国地震台网正式测定：2021年03月19日14时11分在西藏那曲市比如县(北纬31.94度，东经92.74度)发生6.1级地震，震源深度10千米。地震造成当地震感强烈，那曲震感明显，拉萨亦有震感。震中附近平均海拔4 520米，震中距聂荣县45千米，距那曲市83千米，距拉萨市299千米。地震周边20千米内的乡镇有夏曲镇和达前乡。据此回答4～5题。
4．当地政府在第一时间迅速掌握整个地震灾区建筑破坏情况，所利用的技术手段主要是( )
A．地理信息系统 B．全球导航卫星系统
C．遥感技术 D．数字地球
5．地震发生后，利用地理信息系统可以( )
A．确定震中精确位置 B．测定地震震级和烈度
C．评估地震灾害损失 D．监测人员的伤亡情况
解析：4.C 5.C 第4题，当地政府第一时间迅速掌握整个地震灾区建筑破坏情况，即宏观上大范围对灾区进行监测，主要用到遥感技术。第5题，地震发生后，可以利用地理信息系统通过分析遥感提供的震后数据，评估地震灾害的损失。
探究点eq \b\lc\|(\a\vs4\al\c1(地理信息技术的应用))
———————— 从生活中学 ————————
一、地理情境激趣
北斗导航卫星系统是中国自主建设、独立运行，并与世界其他导航卫星系统兼容共用的全球导航卫星系统，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务，并兼具短信报文通信能力。与美国的全球定位系统、俄罗斯的格洛纳斯全球导航卫星系统、欧盟的伽利略导航卫星系统并称为全球四大导航卫星系统。2011年12月27日，北斗导航卫星系统开始试运行服务。2020年7月31日，中国向全世界郑重宣告，中国自主建设、独立运行的北斗三号全球卫星导航系统已全面建成。
二、核心素养培优
1．分析北斗导航卫星系统由哪些部分组成？其主要特点是什么？(综合思维)
提示：由空间段、地面段和用户段三部分组成。具有全球性、全天候、连续性和实时性的特点。
2．分析北斗导航卫星系统的主要功能是什么？(综合思维)
提示：实时导航、快速定位、精确授时、位置报告和短报文通信服务五大功能。
3．你认为北斗导航卫星系统的主要应用领域有哪些？(地理实践力)
提示：森林普查与规划、海洋调查与监测、气象及地质灾害的监测与救援等。
———————— 在探究中悟 ————————
一、全球导航卫星系统的应用
1．全球导航卫星系统的具体应用
2．全球导航卫星系统在民用领域的应用
二、遥感技术
1．遥感技术的应用
目前遥感技术在资源调查、环境和灾害监测等方面运用广泛，具体应用分析如下：
2．遥感影像的判读
航空影像与卫星影像都可以通过目视判读来解译，方法是利用不同地物的判读标志，确定影像对应的地物。一般地物，如水体、城市、道路、农业用地、林地等的判读标志主要是影像的形状和色调特征，如表所示：
三、地理信息系统
1．地理信息系统可以解决的基本问题
2.在区域地理环境中的应用
3．在城市管理中的应用
4．在灾害监测中的应用
四、地理信息技术的联系和区别
1．联系：三者的关系用简图表示如下：
图中①②表示遥感技术提供影像信息功能，③④表示地理信息系统反馈影像信息处理结果，⑤⑥表示全球导航卫星系统提供空间定位信息功能。
2．区别
———————— 到实践中用 ————————
2020年6月23日上午，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射北斗系统第五十五颗导航卫星，暨北斗三号最后一颗全球组网卫星，至此北斗三号全球卫星导航系统星座部署比原计划提前半年全面完成。结合“北斗定位系统示意图”，完成1～2题。
1．北斗导航卫星系统可用于( )
①指挥交通 ②搜索营救 ③灾害评估 ④导弹发射 ⑤作物估产
A．①②④ B．①②⑤
C．②③⑤ D．③④⑤
2．北斗导航卫星系统可以为南海捕鱼的渔民提供的服务有( )
①为渔民预测捕鱼量、补偿损失
②实时监测台风的影响范围
③为捕捞渔船提供导航服务
④测定鱼群的位置
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
解析：1.A 2.C 第1题，北斗导航卫星系统可以提供物体的三维坐标和运动物体的速度和方向，可以用来指挥交通、搜索营救、发射导弹，但不可用于灾害评估和作物估产。第2题，北斗导航卫星系统具有定位、导航的功能，可以为渔船提供导航服务，也可以测定鱼群的位置，但它不能为渔民预测捕鱼量、补偿损失，也不能实时监测台风的影响范围。
随着科学技术的发展，我国台风预报技术能力大幅提高，台风预报准确率逐年稳步提升。如图为某次台风的卫星云图。据此回答3～4题。
3．气象卫星发回的卫星云图主要运用了( )
A．全球导航卫星系统 B．遥感技术
C．地理信息系统 D．虚拟技术
4．目前主要是利用气象卫星对台风进行监测，通过分析多幅卫星的云层图片，可以获得( )
①台风中心位置 ②台风的强度和速度 ③台风所造成的降水强度 ④台风的移动方向 ⑤台风的登陆地区
A．①②③⑤ B．②③④⑤
C．①③④⑤ D．①②④⑤
解析：3.B 4.D 遥感技术可以获取卫星云图。从气象卫星云图上可以看出任何地方的天气状况，监测台风的位置、强度、移动方向和速度等，这为实时天气预报提供了依据，但不能获取台风所造成的降水强度的信息。
2019年澳大利亚森林大火燃烧长达数月之久。如图是根据澳大利亚这次森林大火事件T0至T3四个时间点的卫星影像加以分析制成的，示意该地区①②③④⑤⑥六个不同区域在T0至T3四个时间点的森林燃烧状况。据图回答5～6题。
5．题图的绘制主要利用GIS的哪种分析功能( )
A．叠图分析 B．地势分析
C．路线分析 D．区域分析
6．图中⑥处最可能为( )
A．山峰 B．山谷
C．农田 D．湖泊
解析：5.A 6.D 第5题，由资料可知，该地分为6个地区，以6个地区的地图，叠加T0到T3四个时间点的森林燃烧状况图进行GIS分析，得出该地区受灾情况。第6题，①处在T3时间发生火灾，⑥虽然处于①区域之内，但在四个时间内都没有发生火灾，可见⑥区域应是没有燃烧的湖泊。
1．全球导航卫星系统是能在地球表面或近地空间的任何地点，提供全天候的三维坐标、速度、时间信息的导航定位系统。它主要包括美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的格洛纳斯全球导航卫星系统(GLONASS)、欧盟的伽利略导航卫星系统(GALILEO)以及中国的北斗导航卫星系统(BDS)等。
2．全球导航卫星系统的主要功能是定位、导航、授时等(我国北斗系统还有短报文功能)，这在森林普查与规划、海洋调查与监测、气象及地质灾害的监测与救援等领域都有广泛应用。
3．遥感，即“遥远的感知”。广义的理解，遥感泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、声波、地震波等的探测；狭义的理解，遥感指应用探测仪器，不与探测目标近距离接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示目标的特征和变化的综合性探测技术。
4．遥感影像是各种传感器所获信息的产物，是遥感探测目标的信息载体，主要包括航空像片和卫星影像。遥感影像由成千上万的像元组成。像元是遥感影像上能够详细区分的最小单元，简称图像分辨率。该数值越小，影像显示地表信息细节的能力越强，分辨率就越高。
5．黑白影像是根据物体的灰度差异呈现的，一般建筑物颜色较浅，草地和森林颜色较深。彩色影像有真彩色和假彩色之分，真彩色影像上地物颜色能够真实反映实际地物的颜色特征，符合人的认知习惯；假彩色影像是将图像上地物颜色转变为与实际地物不一致的色彩，可以提高特定目标物的可鉴定度。假彩色影像中不同地物的色彩并不是固定的，需要根据实际情况进行地物判读。
6．目前，遥感已经广泛应用于自然地理研究的诸多领域，在地貌、气候、水文、土壤和植被的调查和监测中都发挥着重要作用。
7．地理信息系统是依靠计算机实现地理信息的收集、处理、储存、分析和应用的系统。地理信息系统为地理信息资源的共享提供了最便捷的技术支持。利用地理信息系统可以储存庞大的空间数据，不但能随时制作电子地图，还有详细的属性资料可供查询，并能进行多种空间分析，以此来模拟区域内的资源、人口等要素的空间规律和发展趋势。
8．地理信息系统的功能遍及数据采集、数据分析、决策应用的全部过程。地理信息系统一般可以解决位置分析、趋势研究、模式研究、模拟分析等问题。
课标呈现·素养导读
主干知识·宏观把握
课程标准
通过探究有关自然地理问题，了解地理信息技术的应用。
核心素养
1.通过图表、视频等资料，引导学生了解遥感技术、全球卫星导航系统、地理信息系统等的主要特点及功能，培养学生的综合思维和区域认知的学科核心素养。
2.结合实例，帮助学生理解地理信息技术在自然地理问题中的应用，提高学生地理实践力和人地协调观的学科核心素养。
影像
判读方法
黑白影像
根据物体的灰度差异判读，一般建筑物颜色较eq \a\vs4\al(浅)，草地和森林颜色较eq \a\vs4\al(深)
彩色影像
真彩色
影像
地物颜色能够真实反映实际地物的颜色特征，符合人的认知习惯
假彩色
影像
将图像上地物颜色转变为与实际地物不一致的色彩，可以提高特定目标物的可鉴定度。不同地物的色彩并不是固定的，需要根据实际情况进行地物判读
领域
应用
林业调查
广泛应用于测定森林面积、道路位置、森林火灾地区位置、界定边界线、估算木材储量、寻找水源等林业测量领域；适时调整、规划林业的进一步发展
海洋观测
能够实现对地壳运动、海平面变化、海洋气象等方面的有效监测
气象观测
研究大气，特别是研究对流层的大气特征
应用领域
具体内容
备注
资源调查
矿产
资源
蕴藏矿产的地方有许多是地质断裂或环形构造带，较容易借助遥感技术“发现”矿产
人们只需要分析遥感图像就可以划定蕴藏矿产的大致区域
生物
资源
通过遥感图像解译，用图像处理技术提取植被的分布、类型、结构、健康状况、产量等数据
为农业、林业、城市绿化、环境保护等部门服务
环境和灾害监测
环境
监测
监测荒漠化、土壤盐碱化、海上冰山漂流、海洋生态、全球气候变化及其影响、植被变化、水体污染、大气污染等
有利于人们了解环境变化，使环境得到保护和改善
灾害
监测
监测旱情、洪灾、滑坡、泥石流、地震、农林病虫害、森林火灾等
有利于防灾减灾
类型
形状特征
色调特征
河流
常为界线明显、自然弯曲、宽窄不一的带状，上面常有堤坝、桥梁等人工建筑
河水比较混浊或者水较浅，则色调浅，河水清澈或水较深，则色调也较深
湖泊
湖岸呈自然弯曲的闭合曲线，轮廓较为明显
常为均匀的深色调
城市
钢筋水泥结构的房屋，排列较规则整齐；砖木结构的房屋排列不太规则
钢筋水泥结构的房屋色调多为浅灰；砖木结构的房屋色调多为深灰
道路
一般呈线状延伸，道路间有交叉点
色调从浅灰到深灰。简易公路多为砂石路面，色调较浅；沥青路面呈现深灰色
农业
用地
在形态特征上常常被道路分隔成一块块长方形
在假彩色合成的影像上，农业用地呈现红到深红的颜色
林地
往往可以观察到高大树木投下的阴影
在假彩色合成的影像上，林地呈现红到深红的颜色
名称
解决的问题
举例
位置
分析
解决与“位置”有关的问题
①距离最近的一家快餐店在哪里；②北京市目前共有几家图书馆；③在指定区域内寻找符合一定条件的地物
趋势
研究
包括空间趋势和随时间的演变趋势
①分析过去20年来某城市的人口增长趋势与分布情况；②求两点之间最短、最快或景点最多的路径
模式
研究
通过模式分析，揭示各种地物之间的空间关系
分析一个地区的地形、土壤与特定作物种植之间的关系
模拟
分析
利用地理信息系统，将已掌握的地理规律用数字方法表达出来，即建立模型，来模拟其中某种因素的变化，以及产生的结果
温室效应造成了地球极地冰盖的融化，若海水上涨10 cm将淹没全球哪些地区
特点和功能
简单理解
遥感(RS)
地表观察、地理数据收集
是什么？有什么？
全球导航卫星
系统(GNSS)
空间位置(地理坐标)的确定、导航
在哪里？
地理信息
系统(GIS)
数据采集、数据分析、决策应用
为什么？有何联系？如何利用、解决？